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压缩空气贮藏发电装置

阅读：1010发布：2020-10-04

专利汇可以提供压缩空气贮藏发电装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且压缩空气贮藏发电装置(2)包括第三热交换器 (30)和第四热交换器(40a、40b)。第三热交换器(30)利用从膨胀机(24)排出的空气与第二载热体进行热交换，并对第二载热体进行冷却。第四热交换器(40a)或者第四热交换器(40b)利用由第三热交换器(30)冷却后的第二载热体与向压缩机 (18)供给的润滑油和向第一热交换器(26)供给的第一载热体中的至少一者进行热交换，并对润滑油或者第一载热体进行冷却。由此，在压缩空气贮藏发电装置(2)中，将从膨胀机(24)排出的冷能回收而作为冷能源利用，不从外部供给冷能，即设置场所的自由度不被限制，并且能够提高系统的能量效率。，下面是压缩空气贮藏发电装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种压缩空气贮藏发电装置，其中，
所述压缩空气贮藏发电装置包括：
电动机，其由利用可再生能量发电得到的电力驱动；
压缩机，其由所述电动机驱动，且用于对空气进行压缩；
蓄压部，其用于储存由所述压缩机压缩后的压缩空气；
膨胀机，其由从所述蓄压部供给的所述压缩空气驱动；
发电机，其与所述膨胀机机械性地连接；
第一热交换器，其利用从所述压缩机向所述蓄压部供给的所述压缩空气与第一载热体进行热交换，该第一热交换器对所述压缩空气进行冷却并对所述第一载热体进行加热；
第一蓄热部，其用于储存被所述第一热交换器加热后的所述第一载热体；
第二热交换器，其利用从所述蓄压部向所述膨胀机供给的所述压缩空气与从所述第一蓄热部供给的所述第一载热体进行热交换，该第二热交换器对所述压缩空气进行加热并对所述第一载热体进行冷却；
第三热交换器，其利用从所述膨胀机排出的空气与第二载热体进行热交换，该第三热交换器对所述空气进行加热并对所述第二载热体进行冷却；以及
第四热交换器，其利用被所述第三热交换器冷却后的所述第二载热体与向所述压缩机供给的润滑油和向所述第一热交换器供给的所述第一载热体中的至少一方进行热交换，该第四热交换器对所述第二载热体进行加热并对所述润滑油或者所述第一载热体进行冷却。
2.根据权利要求1所述的压缩空气贮藏发电装置，其中，
所述压缩空气贮藏发电装置还包括第一蓄冷部，该第一蓄冷部用于储存被所述第三热交换器冷却后的所述第二载热体。
3.根据权利要求1所述的压缩空气贮藏发电装置，其中，
所述压缩空气贮藏发电装置还包括：
第二蓄热部，其用于储存被所述第二热交换器冷却后的所述第一载热体；以及第二蓄冷部，其用于储存被所述第四热交换器加热后的所述第二载热体。
4.根据权利要求3所述的压缩空气贮藏发电装置，其中，
所述第一载热体和所述第二载热体为相同的载热体，
所述第二蓄热部和所述第二蓄冷部为一个载热体蓄积部。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的压缩空气贮藏发电装置，其中，
所述压缩机是分成多个阶段对空气进行压缩的多级型压缩机，
被所述第四热交换器冷却后的所述润滑油向所述压缩机的中间级供给，所述第一热交换器设为用于对所述压缩空气的中间空气进行冷却。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的压缩空气贮藏发电装置，其中，
所述压缩空气贮藏发电装置还包括：
温度检测部，其对向所述压缩机供给的所述润滑油和向所述第一热交换器供给的所述第一载热体中的至少一方的温度进行检测；
切换部，其允许或者阻断向所述第四热交换器供给的所述第二载热体的流动；以及控制装置，在由所述温度检测部检测到的温度值为设定值以上的情况下，该控制装置切换所述切换部而允许所述第二载热体的流动，在所述温度值小于所述设定值的情况下，该控制装置切换所述切换部而阻断所述第二载热体的流动。
7.根据权利要求6所述的压缩空气贮藏发电装置，其中，
所述切换部包括流量调整阀，该流量调整阀用于调整向所述第四热交换器供给的所述第二载热体的流量，
所述控制装置基于由所述温度检测部检测到的所述温度值来调整所述流量调整阀的开度。

说明书全文

压缩空气贮藏发电装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种压缩空气贮藏发电装置。

背景技术

[0002] 利用了风力发电、太阳能发电等可再生能量的发电由于取决于气象条件，因此有时输出发生变动而不稳定。公知有一种压缩空气贮藏(Compressed Air Energy Storage：CAES)系统作为相对于上述那样的输出变动使输出均衡化的系统。

[0003] 利用了这样的CAES系统的压缩空气贮藏(CAES)发电装置在电力设备的非高峰时间中使电能作为压缩空气储存于蓄压箱，在需要高电力的时间中利用压缩空气驱动膨胀机而使发电机动作从而生成电能并使输出均衡化。此外，为了使发电效率提高，公知有如下系统：将压缩热回收到蓄载热体并贮藏于蓄热箱等，使用回收到的压缩热对膨胀前的压缩空气进行加热。由此，防止压缩时的动力增加，在使膨胀时的回收动力增加的同时，防止蓄压箱贮藏时的热释放。

[0004] 作为上述那样的CAES发电装置，在例如专利文献1中公开了利用了热能贮藏系统的技术方案。

[0005] 在先技术文献

[0006] 专利文献

[0007] 专利文献1：日本特表2013-509530号公报

发明内容

[0008] 发明要解决的课题

[0009] 关于CAES发电装置，从运转效率观点来看，需要对压缩机和从压缩机排出的压缩空气进行冷却。在专利文献1中没有关于上述那样的冷却的详细记载，但从冷却的简便性等观点来看，在上述那样的冷却中多使用冷却塔等外部冷却装置。在那样的情况下，CAES发电装置由于与外部冷却装置连接，因此设置场所的自由度被限制。此外，在专利文献1的CAES发电装置中，没有特别考虑关于有效利用从膨胀机排出的空气冷能的情况。

[0010] 关于本发明，在压缩空气贮藏发电装置中，回收从膨胀机排出的冷能并作为冷能源而利用，不从外部供给冷能，即不限制设置场所的自由度，并且能够提高系统的能量效率。

[0011] 用于解决课题的手段

[0012] 本发明的压缩空气贮藏发电装置包括：电动机，其由利用可再生能量发电得到的电力驱动；压缩机，其由所述电动机驱动，用于对空气进行压缩；蓄压部，其用于储存利用由所述压缩机压缩后的压缩空气；膨胀机，其由从所述蓄压部供给的所述压缩空气驱动；发电机，其与所述膨胀机机械性地连接；第一热交换器，其利用从所述压缩机向所述蓄压部供给的所述压缩空气与第一载热体进行热交换，该第一热交换器对所述压缩空气进行冷却并对所述第一载热体进行加热；第一蓄热部，其用于储存被所述第一热交换器加热后的所述第一载热体；第二热交换器，其利用从所述蓄压部向所述膨胀机供给的所述压缩空气与从所述第一蓄热部供给的所述第一载热体进行热交换，该第二热交换器对所述压缩空气进行加热并对所述第一载热体进行冷却；第三热交换器，其利用从所述膨胀机排出的空气与第二载热体进行热交换，该第三热交换器对所述空气进行加热并对所述第二载热体进行冷却；以及第四热交换器，其利用被所述第三热交换器冷却后的所述第二载热体与向所述压缩机供给的润滑油和向所述第一热交换器供给的所述第一载热体中的至少一者进行热交换，该第四热交换器对所述第二载热体进行加热并对所述润滑油或者所述第一载热体进行冷却。

[0013] 根据该结构，将从膨胀机排出的排气冷能作为冷能源而使用，因此不需要冷却塔等外部冷却装置，能够与外部独立地进行设置，设置场所的自由度不被限制。此外，回收从膨胀机排出的空气的冷能，并被利用于对压缩机和从压缩机排出的压缩空气进行冷却，因此能够提高系统的能量效率。

[0014] 优选的是，所述压缩空气贮藏发电装置还包括用于储存被所述第三热交换器冷却后的所述第二载热体的第一蓄冷部。

[0015] 通过设置第一蓄冷部，从而即使在无法得到回收冷能而冷却了的第二载热体时，也能够将由第一蓄冷部储存的冷却了的第二载热体向第四热交换器供给，并对压缩机和从压缩机排出的压缩空气进行冷却。

[0016] 优选的是，所述压缩空气贮藏发电装置还包括：第二蓄热部，其用于储存被所述第二热交换器冷却后的所述第一载热体；以及第二蓄冷部，其用于储存被所述第四热交换器加热后的所述第二载热体。

[0017] 通过设置第二蓄热部和第二蓄冷部，能够将第一载热体和第二载热体按照温度分别储存，能够得到更高温的第一载热体和更低温的第二载热体。

[0018] 还可以是，所述第一载热体和所述第二载热体为相同的载热体，所述第二蓄热部和所述第二蓄冷部为一个载热体蓄积部。

[0019] 通过设为第一载热体和第二载热体是相同的载热体，能够将第一载热体和第二载热体混合使用。因此，能够将第二蓄热部和第二蓄冷部由一个载热体蓄积部构成，使小型化和低成本化成为可能。

[0020] 还可以是，所述压缩机是分成多个阶段对空气进行压缩的多级型压缩机，被所述第四热交换器冷却后的所述润滑油向所述压缩机的中间级供给，所述第一热交换器设为用于对所述压缩空气的中间空气进行冷却。

[0021] 根据该结构，能够对利用压缩热而温度上升的压缩机的中间级和中间空气进行冷却，能够提高压缩效率。在此，压缩机的中间级表示的是，多级的压缩机主体中的除了第一级以外的压缩机主体，即从第二级到最终级的压缩机主体。此外，压缩机的中间空气表示的是，从第一级压缩后到最终级压缩前的压缩空气。由于压缩机的中间级和中间空气因在前级空气被压缩之际的压缩热而温度上升，因此通过使这些中间级和中间空气冷却，能够提高压缩效率。

[0022] 优选的是，所述压缩空气贮藏发电装置还包括：温度检测部，其对向所述压缩机供给的所述润滑油和向所述第一热交换器供给的所述第一载热体中的至少一方的温度进行检测；切换部，其允许或者阻断向所述第四热交换器供给的所述第二载热体的流动；以及控制装置，在所述温度检测部检测到的温度值为设定值以上的情况下，该控制装置切换所述切换部而允许所述第二载热体的流动，在所述温度值小于所述设定值的情况下，该控制装置切换所述切换部而阻断所述第二载热体的流动。

[0023] 利用温度检测部对润滑油或者第一载热体的温度进行检测，基于检测到的温度对切换部进行控制，因此能够将润滑油或者第一载热体分别调整为适合CAES发电装置的运转的温度设定值。因此，能够将压缩机运转上重要的润滑油的温度和利用第一载热体冷却的、从压缩机排出的压缩空气调整为适合运转的温度。

[0024] 优选的是，所述切换部包括用于调整向所述第四热交换器供给的所述第二载热体的流量的流量调整阀，所述控制装置基于由所述温度检测部检测到的所述温度值来调整所述流量调整阀的开度。

[0025] 利用流量调整阀，能够使用于冷却润滑油或者第一载热体而供给的第二载热体的量最佳化。具体地说，在由温度检测部检测到的润滑油或者第一载热体的温度显著地高于设定值，需要在第四热交换器中使润滑油或者第一载热体更大程度地冷却的情况下，使流量调整阀的开度变大而使第二载热体的流量增加。由此，第四热交换器的热交换量增加，能够使润滑油或者第一载热体更大程度地冷却。相反，在由温度检测部检测到的润滑油或者第一载热体的温度没有那么高于设定值，不需要在第四热交换器中使润滑油或者第一载热体那种程度地冷却的情况下，使流量调整阀的开度变小而使第二载热体的流量减少。由此，热交换量减少，能够节省用于使润滑油或者第一载热体冷却的第二载热体的量。

[0026] 发明效果

[0027] 根据本发明，在压缩空气贮藏发电装置中，不限制设置场所的自由度，并且能够提高系统的能量效率。附图说明

[0028] 图1是本发明的第一实施方式所涉及的压缩空气贮藏发电装置的概要结构图。

[0029] 图2是表示图1的压缩空气贮藏发电装置的控制方法的流程图。

[0030] 图3是本发明的第二实施方式所涉及的压缩空气贮藏发电装置的概要结构图。

[0031] 图4是表示图3的压缩空气贮藏发电装置的控制方法的流程图。

[0032] 图5是本发明的第三实施方式所涉及的压缩空气贮藏发电装置的概要结构图。

[0033] 图6是表示图5的压缩空气贮藏发电装置的第一变形例的概要结构图。

[0034] 图7是表示图5的压缩空气贮藏发电装置的第二变形例的概要结构图。

[0035] 图8是表示图5的压缩空气贮藏发电装置的第三变形例的概要结构图。

具体实施方式

[0036] 以下，参照附图说明本发明的实施方式。

[0037] <第一实施方式>

[0038] 压缩空气贮藏(CAES：compressed air energy storage)发电装置2使利用可再生能量进行发电的发电装置4的输出变动均衡化而向电力系统6供给电力，并且供给与电力系统6的电力需要的变动匹配的电力。

[0039] 参照图1，对CAES发电装置2的结构进行说明。本实施方式的CAES发电装置2包括：空气流路8a～8f(由虚线表示)、第一载热体流路10a、10b(由实线表示)、润滑油流路12a、
12b(由实线表示)、以及第二载热体流路14a、14b(由单点划线表示)。

[0040] (空气流路)

[0041] 在空气流路8a～8f设有由马达(电动机)16驱动的压缩机18、蓄压箱(蓄压部)20、用于驱动发电机22的膨胀机24、第一热交换器26、第二热交换器28以及第三热交换器30。

[0042] 利用可再生能量的发电装置4与马达16电连接(由双点划线表示)。由发电装置4发电得到的电力向马达16供给。马达16与压缩机18机械性地连接，伴随着马达16的驱动，压缩机18被驱动。

[0043] 在压缩机18被马达16驱动时，压缩机18经由空气流路8a从吸气口18a吸入空气，在内部压缩该空气并从排出口18b排出压缩空气。压缩机18的排出口18b经由空气流路8b而与蓄压箱20流体连接，从排出口18b排出的压缩空气经由空气流路8b而向蓄压箱20加压输送。压缩机18的种类不被特别限定，还可以是例如螺旋式、涡旋式、涡轮式以及往复式等。

[0044] 在空气流路8b中设有第一热交换器26作为针对压缩空气的冷却器。向第一热交换器26供给的压缩空气因压缩之际产生的压缩热而成为高温。在第一热交换器26中，利用第一载热体与压缩空气之间的热交换，压缩空气被冷却，第一载热体被加热。

[0045] 蓄压箱20能够储存压缩空气并蓄积为能量。蓄压箱20经由空气流路8c、8d而与膨胀机24流体连接，从蓄压箱20送出的压缩空气经由空气流路8c、8d而向膨胀机24供给。在空气流路8c、8d分别设有阀32a、32b，利用阀32a、32b的开闭，允许或者阻断从蓄压箱20向膨胀机24的压缩空气的供给，并且压缩空气能够选择在空气流路8c、8d中的任一者中流动。本实施方式的阀32a、32b包含于本发明的切换部。

[0046] 此外，在空气流路8c、8d中的一方的空气流路8d中设有第二热交换器28，在另一方的空气流路8c不设置热交换器。在第二热交换器28中，利用第一载热体与压缩空气之间的热交换，压缩空气被加热，第一载热体被冷却。

[0047] 膨胀机24与发电机22机械性地连接，被从供气口24a供给了压缩空气的膨胀机24利用供给来的压缩空气进行工作，并驱动发电机22。发电机22与电力系统6电连接(由双点划线表示)，由发电机22发电得到的电力向电力系统6供给。此外，在膨胀机24膨胀了的空气从排气口24b经由空气流路8e、8f而被排出。在空气流路8e、8f分别设有阀32c、32d，利用阀32c、32d的开闭，允许或者阻断从膨胀机24向外部的空气的排出，并且能够选择被排出的空气在空气流路8e、8f中的任一者中流动。本实施方式的阀32c、32d包含于本发明的切换部。
膨胀机24的种类还可以是例如螺旋式、涡旋式、涡轮式以及往复式等。

[0048] 在从膨胀机24的排气口24b延伸的空气流路8e、8f中的一方的空气流路8f设有第三热交换器30作为冷能回收器，在另一方的空气流路8e中不设置热交换器。向第三热交换器30供给的空气因膨胀之际的吸热而成为低温，因此在第三热交换器30中，利用第二载热体与压缩空气之间的热交换，空气被加热，第二载热体被冷却。

[0049] (第一载热体流路)

[0050] 在第一载热体流路10a、10b中依次设有第一热交换器26、高温蓄热箱(第一蓄热部)36、第二热交换器28、低温蓄热箱(第二蓄热部)38、以及第四热交换器40a。第一载热体在这些构件之间循环流动。第一载热体的种类不被特别限定，还可以使用例如矿物油系的载热体。

[0051] 在第一热交换器26中，利用从压缩机18向蓄压箱20延伸的空气流路8b内的压缩空气与从低温蓄热箱38向高温蓄热箱36延伸的第一载热体流路10a内的第一载热体进行热交换。具体地说，在空气流路8b内流动的压缩空气因压缩机18在压缩之际产生的压缩热而成为高温，利用在第一热交换器26中的热交换，使压缩空气冷却。即，在第一热交换器26中压缩空气的温度降低，第一载热体的温度上升。第一热交换器经由第一载热体流路10a而与高温蓄热箱36流体连接，温度上升后的第一载热体被向高温蓄热箱36供给并储存。

[0052] 高温蓄热箱36对从第一热交换器26供给来的高温的第一载热体进行保温并储存。因此，优选高温蓄热箱36被隔热。高温蓄热箱36经由第一载热体流路10b而与第二热交换器
28流体连接，在高温蓄热箱36中储存的第一载热体经由第一载热体流路10b而向第二热交换器28供给。

[0053] 在第二热交换器28中，利用从蓄压箱20向膨胀机24延伸的空气流路8d内的压缩空气与从高温蓄热箱36向低温蓄热箱38延伸的第一载热体流路10b内的第一载热体进行热交换。具体地说，利用高温蓄热箱36内的高温的第一载热体在利用膨胀机24的膨胀之前使压缩空气的温度上升而提高发电效率(膨胀效率)。即，在第二热交换器28中，压缩空气的温度上升，第一载热体的温度降低。第二热交换器28经由第一载热体流路10b而与低温蓄热箱38流体连接，温度降低后的第一载热体经由第一载热体流路10b而向低温蓄热箱38供给并储存。

[0054] 低温蓄热箱38储存从第二热交换器28供给来的低温的第一载热体。低温蓄热箱38经由第一载热体流路10a而与第一热交换器26流体连接，在低温蓄热箱38中储存的第一载热体经由第一载热体流路10a而向第一热交换器26供给。在低温蓄热箱38设有用于对内部的第一载热体的温度进行检测的温度传感器(温度检测部)42a，能够对向第一热交换器26供给的第一载热体的温度进行检测。在此被检测到的温度向后述的控制装置44输出。

[0055] 在从低温蓄热箱38向第一热交换器26延伸的第一载热体流路10a中设有第四热交换器40a作为针对第一载热体的冷却器。在第四热交换器40a中，利用第一载热体与第二载热体之间的热交换，第一载热体被冷却，第二载热体被加热。

[0056] 这样，在第一载热体流路10a、10b中，第一载热体进行循环。第一载热体的循环利用设于第一载热体流路10a的泵46a来完成。在本实施方式中，泵46a被设于低温蓄热箱38的下游，但其位置并不被特别限定。

[0057] (润滑油流路)

[0058] 在润滑油流路12a、12b中依次设有压缩机18、润滑油箱48以及第四热交换器40b。润滑油在这些构件之间循环并流动。此外，润滑油的种类能够使用公知的润滑油，并不被特别限定。

[0059] 润滑油箱48储存润滑油。润滑油箱48经由润滑油流路12a而与压缩机18流体连接，在润滑油箱48中储存的润滑油经由润滑油流路12a而向压缩机18供给。本实施方式的压缩机18为无油式，但在内部包含有轴承等需要润滑油的部件。润滑油向上述的轴承、其他的需要润滑油的部件供给而被利用。或者也可以是，压缩机18本身为油冷式，为直接向压缩机主体供给润滑油的形式。

[0060] 此外，在润滑油箱48设有用于对内部的润滑油的温度进行测定的温度传感器(温度检测部)42b，能够对向压缩机18供给的润滑油的温度进行检测。在此被检测到的温度向后述的控制装置44输出。

[0061] 在从润滑油箱48向压缩机18延伸的润滑油流路12a中设有第四热交换器40b作为针对润滑油的冷却器。在第四热交换器40b中，利用润滑油与第二载热体之间的热交换，润滑油被冷却，第二载热体被加热。

[0062] 在压缩机18中，利用经由润滑油流路12a而被供给来的低温的润滑油使内部的轴承等摩擦要素被润滑以及冷却。在此，被用于润滑以及冷却的润滑油受到摩擦要素的暖热而温度上升。压缩机18经由润滑油流路12b而与润滑油箱48流体连接，在压缩机18中温度上升后的润滑油经由润滑油流路12b而向润滑油箱48供给。

[0063] 这样，在润滑油流路12a、12b中，润滑油进行循环。润滑油的循环利用设于润滑油流路12a的泵46b来完成。在本实施方式中，泵46b被设于润滑油箱48的下游，但其位置并不被特别限定。

[0064] (第二载热体流路)

[0065] 在第二载热体流路14a、14b中依次设有第三热交换器30、低温蓄冷箱(第一蓄冷部)50、第四热交换器40a、40b以及高温蓄冷箱(第二蓄冷部)52。第二载热体在这些构件之间循环并流动。第二载热体的种类并不被特别限定，还可以使用例如乙二醇系的载热体。

[0066] 在第三热交换器30中，利用从膨胀机24的排气口24b延伸的空气流路8f内的空气与从高温蓄冷箱52向低温蓄冷箱50延伸的第二载热体流路14a内的第二载热体进行热交换。具体地说，在空气流路8f内流动的压缩空气因在膨胀机24中的膨胀之际的膨胀吸热而成为低温，利用在第三热交换器30中的热交换，向第二制冷剂回收冷能。即，在第二热交换器28中排气空气的温度上升，第二载热体的温度降低。第三热交换器30经由第二载热体流路14a而与低温蓄冷箱50流体连接，温度降低后的第二载热体向低温蓄冷箱50供给而被储存。

[0067] 低温蓄冷箱50对从第三热交换器30供给来的低温的第二载热体进行保冷并储存。因此，优选低温蓄冷箱50被隔热。低温蓄冷箱50经由第二载热体流路14b而与第四热交换器
40a、40b流体连接，在低温蓄冷箱50中储存的第二载热体经由第二载热体流路14b而向第四热交换器40a、40b供给。

[0068] 在第二载热体流路14b中的低温蓄冷箱50下游设有阀32e，利用阀32e的开闭，能够允许或者阻断从低温蓄冷箱50向第四热交换器40a、40b的第二载热体的供给。本实施方式的阀32e包含于本发明的切换部。需要说明的是，还能够从低温蓄冷箱50仅向第四热交换器40a、40b中的任一者供给第二载热体。

[0069] 在一方的第四热交换器40a中，利用从低温蓄热箱38向第一热交换器26延伸的第一载热体流路10a内的第一载热体与从低温蓄冷箱50向高温蓄冷箱52延伸的第二载热体流路14b内的第二载热体进行热交换。具体地说，利用低温蓄冷箱50内的低温的第二载热体，使向第一热交换器26供给的第一载热体的温度降低。即，在第四热交换器40a中，第一载热体的温度降低，第二载热体的温度上升。第四热交换器40a经由第二载热体流路14b而与高温蓄冷箱52流体连接，温度上升后的第二载热体经由第二载热体流路14b向高温蓄冷箱52供给而被储存。

[0070] 在另一方的第四热交换器40b中，利用从润滑油箱48向压缩机18延伸的润滑油流路12a内的润滑油与从低温蓄冷箱50向高温蓄冷箱52延伸的第二载热体流路14b内的第二载热体进行热交换。具体地说，利用低温蓄冷箱50内的低温的第二载热体，使向压缩机18供给的润滑油的温度降低。即，在第四热交换器40b中，润滑油的温度降低，第二载热体的温度上升。第四热交换器40b经由第二载热体流路14b而与高温蓄冷箱52与流体连接，温度上升后的第二载热体经由第二载热体流路14b向高温蓄冷箱52供给而被储存。

[0071] 高温蓄冷箱52存储从第四热交换器40a、40b供给来的高温的第二载热体。高温蓄冷箱52经由第二载热体流路14a而与第三热交换器30流体连接，储存于高温蓄冷箱52的第二载热体经由第二载热体流路14a而向第三热交换器30供给。

[0072] 这样，在第二载热体流路14a、14b中，第二载热体进行循环。第二载热体的循环利用设于第二载热体流路14a中的泵46c来完成。在本实施方式中，泵46c设于高温蓄冷箱52的下游，但其位置并不被特别限定。

[0073] 如以上那样，利用由空气流路8a～8f、第一载热体流路10a、10b、润滑油流路12a、12b、以及第二载热体流路14a、14b构成的四个流路结构，将从膨胀机24排出的空气的冷能由第三热交换器30回收并储存于低温蓄冷箱50，能够利用该冷能在第四热交换器40a、40b中使压缩后的压缩空气和向压缩机18供给的润滑油冷却。

[0074] (控制方法)

[0075] CAES发电装置2包括控制装置44。控制装置44接收由温度传感器42a、42b测定的低温蓄热箱38内的第一载热体的温度值T1或者润滑油箱48内的润滑油的温度值T2，并基于温度值T1、T2对切换部进行控制。

[0076] 如图2所示那样，控制装置44在开始控制时(步骤S2-1)，判断温度值T1、T2是否分别小于设定值Th1、Th2(步骤S2-2)。在温度值T1、T2分别不小于设定值Th1、Th2的情况下，执行后述的冷却处理(步骤S2-3)。在温度值T1、T2分别小于设定值Th1、Th2的情况下，结束控制(步骤S2-4)。在本实施方式中，连续地对温度值T1、T2进行检测，这些控制被连续地执行。

[0077] 在步骤S2-3的冷却处理中，首先阀32a被打开，阀32b被关闭。由此，要在膨胀机24中膨胀的压缩空气在膨胀前不被加热，因此膨胀后从排气口24b排出的空气的温度降低。接着，阀32d被打开，阀32c被关闭。由此，在第三热交换器30中将空气冷能向第二载热体回收。接着，阀32e被打开。由此，向第四热交换器40a、40b供给冷却后的第二载热体，对检测到为设定值Th1、Th2以上的温度的第一载热体和润滑油分别冷却。此时，在仅第一载热体的温度值T1或者润滑油的温度值T2中的任一者被检测到位设定值Th1、Th2以上的情况下，仅向第四热交换器40a、40b中的一方供给冷却后的第二载热体，仅对该一方进行冷却。

[0078] (作用效果)

[0079] 根据上述的结构，将从膨胀机24排出的空气的冷能作为冷能源使用，因此不需要冷却塔等外部冷却装置，能够与外部独立地设置CAES发电装置2，其设置场所的自由度不被限制。此外，利用系统内发生的冷能，因此能够提高系统的能量效率。

[0080] 此外，由于设有低温蓄冷箱50，因此即使在无法获得回收冷能而冷却的第二载热体时，也能够将在低温蓄冷箱50中储存的冷却后的第二载热体向第四热交换器40a、40b供给，使压缩机18和从压缩机排出的压缩空气冷却。

[0081] 此外，由于设有低温蓄热箱38和高温蓄热箱36，因此能够将第一载热体和第二载热体按照温度分别储存，能够得到更高温的第一载热体和更低温的第二载热体。

[0082] 利用温度传感器42a、42b对润滑油和第一载热体的温度进行检测，根据检测到的温度来控制切换部，因此能够分别将润滑油和第一载热体调整为适合CAES发电装置2的运转的温度设定值。因此，能够将压缩机18的运转上重要的润滑油的温度和利用第一载热体冷却的从压缩机18排出的压缩空气调整为适合运转的温度。

[0083] <第二实施方式>

[0084] 在图3所示的第二实施方式的CAES发电装置2中，设有第五热交换器54a、54b。本实施方式除了关于该点以外与图1的第一实施方式实质上相同。因此，关于与图1中示出的结构相同的部分省略说明。

[0085] 在本实施方式中，设有用于对向第一热交换器26供给的第一载热体进行加热的第五热交换器54a和用于对向压缩机18供给的润滑油进行加热的第五热交换器54b。第五热交换器54a、54b设于从高温蓄热箱36向低温蓄热箱38延伸的第一载热体流路10c。在第一载热体流路10c中设有阀32f，利用阀32f的开闭，能够允许或者阻断从高温蓄热箱36向第五热交换器54a、54b的第一载热体的供给。本实施方式的阀32f包含于本发明的切换部。需要说明的是，还能够从高温蓄热箱36仅向第五热交换器54a、54b中的任一者供给第一载热体。

[0086] 在一方的第五热交换器54a中，利用从低温蓄热箱38向第一热交换器26延伸的第一载热体流路10a内的第一载热体与从高温蓄热箱36向低温蓄热箱38延伸的第一载热体流路10c内的第一载热体进行热交换。具体地说，利用高温蓄热箱36内的高温的第一载热体，使向第一热交换器26供给的第一载热体的温度上升。即，在第五热交换器54a中，第一载热体彼此热交换。温度降低后的第一载热体经由第一载热体流路10c向低温蓄热箱38供给而被储存。

[0087] 在另一方的第五热交换器54b中，利用从润滑油箱48向压缩机18延伸的润滑油流路12a内的润滑油与从高温蓄热箱36向低温蓄热箱38延伸的第一载热体流路10c内的第一载热体进行热交换。具体地说，利用高温蓄热箱36内的高温的第一载热体，使向压缩机18供给的润滑油的温度上升。即，在第五热交换器54b中，润滑油的温度上升，第一载热体的温度降低。温度降低后的第一载热体经由第一载热体流路10c向低温蓄热箱38供给而被储存。

[0088] 如图4所示那样，本实施方式的控制装置44在开始控制时(步骤S4-1)，判断温度值T1、T2是否处于从下限设定值Tc1、Tc2到上限设定值Th1、Th2的范围内(步骤S4-2)。在温度值T1、T2分别为设定值Th1、Th2以上的情况下，与第一实施方式同样地执行冷却处理(步骤S4-3)。在温度值T1、T2分别为设定值Tc1、Tc2以下的情况下，执行后述的加热处理(步骤S4-4)。在温度值T1、T2分别处于从设定值Tc1、Tc2到设定值Th1、Th2的范围内的情况下，结束控制(步骤S4-5)。在本实施方式中，连续地对温度值T1、T2进行检测，这些控制被连续地执行。

[0089] 在步骤S4-5的加热处理中，阀32f被打开。由此，向第五热交换器54a、54b供给加热后的第一载热体，分别对检测到为设定值Tc1、Tc2以下的温度的第一载热体和润滑油进行加热。此时，在检测到仅第一载热体的温度值T1或者润滑油的温度值T2中的任一者为设定值Tc1、Tc2以下的情况下，仅向第五热交换器54a、54b中的一方供给加热后的第一载热体，仅对该一方进行加热。

[0090] 这样，在本实施方式中，相对于从低温蓄热箱38向第一热交换器26供给的第一载热体和从润滑油箱48向压缩机18供给的润滑油，不仅利用冷却还利用加热对温度进行调整，因此能够更加可靠地将第一载热体和润滑油调整到最适合运转的温度。

[0091] <第三实施方式>

[0092] 在图5所示的第三实施方式的CAES发电装置2中，压缩机18和膨胀机24均为两级型。除了这些点以外，本实施方式与图3的第二实施方式实质上相同。因此，关于与图3所示的结构相同的部分省略说明。

[0093] 在本实施方式中，压缩机18是两级型，包括第一级压缩机主体19a和对由第一级压缩机主体19a压缩后的空气进一步进行压缩的第二级压缩机主体19b。在本实施方式中，利用一个马达16且经由未图示的齿轮来驱动第一级压缩机主体19a和第二级压缩机主体19b。

[0094] 为了对分别从第一级压缩机主体19a和第二级压缩机主体19b排出的压缩空气进行冷却，设有两个第一热交换器26、27。因此，从低温蓄热箱38向高温蓄热箱36延伸的第一载热体流路10a分支成第一载热体流路10d、10e，从而分别向两个第一热交换器26、27供给第一载热体。在第一载热体流路10d、10e中设有用于允许或者阻断第一载热体的流动的阀34a、34b。

[0095] 在本实施方式中，由第四热交换器40b冷却后的润滑油向所述压缩机的中间级供给。此外，在第一热交换器26、27中，分别对由第一级压缩机主体19a压缩后并且由第二级压缩机主体19b压缩前的压缩空气和由第二级压缩机主体19b压缩后的压缩空气进行冷却。特别是，第一热交换器26设为对所述压缩空气的中间空气进行冷却。

[0096] 在此，压缩机18的中间级表示的是，具有多级的压缩机主体19a、19b中的除了第一级以外的压缩机主体，即表示从第二级到最终级的压缩机主体，在本实施方式中表示第二级压缩机主体19b。此外，压缩机18的中间空气表示的是从第一级压缩后到最终级压缩前的压缩空气。即在本实施方式中，表示从第一级压缩机主体19a到第二级压缩机主体19b之间的空气流路8g内的压缩空气。压缩机18的中间级和中间空气因在前级压缩了空气之际的压缩热而温度上升，通过对这些中间级和中间空气进行冷却，能够提高压缩效率。

[0097] 膨胀机24为两级型，包括第一级膨胀机主体25a和使在第一级膨胀机主体25a中膨胀后的空气进一步膨胀的第二级膨胀机主体25b。在本实施方式中，一个发电机22经由未图示的齿轮而由第一级膨胀机主体25a和第二级膨胀机主体25b驱动。

[0098] 为了对被向第一级膨胀机主体25a和第二级膨胀机主体25b分别供气的压缩空气进行加热，设有两个第二热交换器28、29。因此，从高温蓄热箱36向低温蓄热箱38延伸的第一载热体流路10b分支成第一载热体流路10f、10g，从而分别向两个第二热交换器28、29供给第一载热体。在第一载热体流路10f、10g设有用于允许或者阻断第一载热体的流动的阀34c、34d。

[0099] 此外，为了从分别自第一级膨胀机主体25a和第二级膨胀机主体25b排出的空气中回收冷能，设有两个第三热交换器30、31。因此，从高温蓄冷箱52向低温蓄冷箱50延伸的第二载热体流路14a分支成第二载热体流路14c、14d，从而分别向两个第三热交换器30、31供给第二载热体。在第二载热体流路14c、14d中设有用于允许或者阻断第二载热体的流动的阀32k、321。本实施方式的阀32k、321包含于本发明的切换部。

[0100] 第一级膨胀机主体25a经由空气流路8h～8k而与第二级膨胀机主体25b流体连接，从第一级膨胀机主体25a排出的压缩空气经由空气流路8h～8k而向第二级膨胀机主体25b供给。在空气流路8h～8k分别设有阀32g～32j，利用阀32g～32j的开闭，允许或者阻断从第一级膨胀机主体25a向第二级膨胀机主体25b的压缩空气的供给，并且能够选择压缩空气在空气流路8h～8k中的任一者中流动。

[0101] 在空气流路8h、8i中分别设有第二热交换器29和第三热交换器31。在第二热交换器29中，利用第一载热体与压缩空气之间的热交换，压缩空气被加热，第一载热体被冷却。在第三热交换器31中，利用第二载热体与压缩空气之间的热交换，压缩空气被加热，第二载热体被冷却。在此冷却后的第二载热体向低温蓄冷箱50供给而被储存。

[0102] 在本实施方式中，构成为能够选择供压缩空气流动的空气流路8c～8f、8h～8k，因此，能够高效地执行冷却和加热。例如，在执行如图4所示那样的冷却处理的情况下，首先阀32a被打开，阀32b被关闭。由此，要在第一级膨胀机主体25a中膨胀的压缩空气在膨胀前不被加热，在第一级膨胀机主体25a中的在膨胀后排出的空气的温度降低。接着，阀32h、32j、
32k被打开，阀32g、32i被关闭。由此，在第三热交换器31中将空气的冷能向第二载热体回收，同时在利用第二级膨胀机主体25b的膨胀之前对空气进行加热。接着，阀32d、321被打开，阀32c被关闭。由此，在第三热交换器30中将空气的冷能进一步向第二载热体回收。接着，阀32e被打开。由此，向第四热交换器40a、40b供给冷却后的第二载热体，分别对检测到设定值Th1、Th2以上的温度的第一载热体和润滑油进行冷却。这样，通过执行冷却处理能够在两个第三热交换器30、31中使第二载热体冷却，因此能够得到更多的冷却后的第二载热体，能够在第四热交换器40a、40b中更可靠地对第一载热体和润滑油进行冷却。但是，执行冷却处理的方法并不局限于此。只要能够在第三热交换器30或者31中冷却第二载热体，就可以选择任意的空气流路8c～8f、8h～8k。

[0103] 关于执行图4所示那样的加热处理的情况，与第二实施方式相同。

[0104] (第三实施方式的第一变形例)

[0105] 如图6所示那样，在本变形例中，从图5所示的第三实施方式的CAES发电装置2中省略了低温蓄冷箱50。在省略了低温蓄冷箱50的情况下，无法储存冷却后的第二载热体，因此将在第三热交换器30、31中进行了冷能回收的第二载热体直接向第四热交换器40a、40b供给。

[0106] 这样，即使在省略了低温蓄冷箱50的情况下，只要是在能够进行冷能回收的状态下，就能够对从低温蓄热箱38内向第一热交换器26、27供给的第一载热体和从润滑油箱48向压缩机18供给的润滑油进行温度调整。特别是，通过省略低温蓄冷箱50能够谋求小型化和低成本化。

[0107] (第三实施方式的第二变形例)

[0108] 如图7所示那样，在本变形例中，从图6所示的第三实施方式的CAES发电装置2的第一变形例进一步使高温蓄冷箱52和低温蓄热箱38一体化而成为一个载热体蓄积部56。

[0109] 在本变形例中，第一载热体和第二载热体是相同的载热体，能够将这些载热体混合使用。因此，第一载热体和第二载热体的流路不需要分离，能够将高温蓄冷箱52和低温蓄热箱38一体化而由一个载热体蓄积部56构成。因此，能够进一步省略存储载热体的箱，能够谋求小型化和低成本化。

[0110] (第三实施方式的第三变形例)

[0111] 如图7所示那样，在本变形例中，图5所示的第三实施方式的CAES发电装置2的阀32e、32f被置换为流量调整阀32m、32n。

[0112] 利用流量调整阀32m、32n，能够使为了对第一载热体和润滑油进行冷却以及加热而供给的第二载热体以及第一载热体的量最佳化。特别是关于冷却，具体地说，在由温度传感器42a、42b检测到的第一载热体的温度值T1或者润滑油的温度值T2分别显著地高于上限设定值Th1、Th2，需要在第四热交换器40a、40b中更大程度地使润滑油或者第一载热体冷却的情况下，使流量调整阀32m的开度变大，使第二载热体的流量增加。由此，第四热交换器40a、40b中的热交换量增加，能够更大程度地使第一载热体和润滑油冷却。相反，在由温度传感器42a、42b检测到的第一载热体的温度值T1或者润滑油的温度值T2没有那么高于设定值Th1、Th2，不需要在第四热交换器40a、40b中分别使第一载热体或者润滑油那种程度地冷却的情况下，使流量调整阀32m的开度变小，使第二载热体的流量减少。由此，热交换量减少，能够节省用于使第一载热体或者润滑油冷却的第二载热体的量。

[0113] 根据以上记载，说明了本发明的具体的实施方式及其变形例，但本发明并不限定于上述方式，能够在本发明的范围内实施各种变更。例如，还可以将各个实施方式的内容适当地组合而作为本发明的一实施方式。此外，在上述的各个实施方式中，压缩对象以空气为例进行了说明，但也可以使空气以外的流体，其对象并不被特别限定。

[0114] 附图标记说明：

[0115] 2 压缩空气贮藏发电装置(CAES发电装置)；

[0116] 4 发电装置；

[0117] 6 电力系统；

[0118] 8a、8b、8c、8d、8e、8d、8f、8g、8h、8i、8j、8k 空气流路；

[0119] 10a、10b、10c、10d、10e、10f、10g 第一载热体流路；

[0120] 12a、12b 润滑油流路；

[0121] 14a、14b、14c、14d 第二载热体流路；

[0122] 16 马达(电动机)；

[0123] 18 压缩机；

[0124] 18a 吸气口；

[0125] 18b 排出口；

[0126] 19a 第一级压缩机主体；

[0127] 19b 第二级压缩机主体；

[0128] 20 蓄压箱(蓄压部)；

[0129] 22 发电机；

[0130] 24 膨胀机；

[0131] 24a 供气口；

[0132] 24b 排气口；

[0133] 25a 第一级膨胀机主体；

[0134] 25b 第二级膨胀机主体；

[0135] 26、27 第一热交换器；

[0136] 28、29 第二热交换器；

[0137] 30、31 第三热交换器；

[0138] 32a、32b、32c、32d、32e、32f、32g、32h、32i、32j、32k、321 阀(切换部)；

[0139] 32m、32n 流量调整阀(切换部)；

[0140] 34a、34b、34c、34d 阀；

[0141] 36 高温蓄热箱(第一蓄热部)；

[0142] 38 低温蓄热箱(第二蓄热部)；

[0143] 40a、40b 第四热交换器；

[0144] 42a、42b 温度传感器(温度检测部)；

[0145] 44 控制装置；

[0146] 46a、46b、46c 泵；

[0147] 48 润滑油箱；

[0148] 50 低温蓄冷箱(第一蓄冷部)；

[0149] 52 高温蓄冷箱(第二蓄冷部)；

[0150] 54a、54b 第五热交换器；

[0151] 56 载热体蓄积部。

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压缩空气贮藏发电装置

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